雷电防护技术在自动气象站的应用分析

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1、重庆大学工程硕士论文1绪论1．1问题的提出与研究意义自动气象站是大气探测地基系统的重要组成部分，更是开展精细化预报所不可缺少的气象要素源。实施加密观测的自动气象站由于网格距的需要而分布在不同的地理位置和气候环境中【1,2】。气象站一般都设在山上或位置较高的地方，四周比较空旷，而这些地方地处风口，容易发生雷击，尽管有避雷设施—一连地板下都铺了橡胶等绝缘材料，但还是防不胜防。根据有关资料和现场实地勘察，自动气象站的建设场地主要分为两大类，一类是建设在原气象观测场，另一类是根据气象数据监测的需要，建设在非气象观测场的其他场所，这类大多为单要素自动气象站，有少部分为多要素自动气象站。对于

2、建设在原气象观测场的自动气象站，其防雷接地系统主要是在原气象观测场防雷系统的基础上改建而成。由于以前的人工观测场大多为机械制式的设备，耐压能力较强，因此，雷击表现不是很严重；而自动气象站大多由集成度较高的电子弱电设备组成，且处理及传输设备均为电子弱电设备，其耐压能力相对较弱。在建设自动气象站时，由于对风杆的直击雷防护、等电位连接以及屏蔽措施考虑不周全，导致雷暴时自动气象站很容易损坏，严重影响了自动气象站的正常运行。而对于在非气象观测场的自动气象站，由于观测需要，大多建设在建筑物的屋顶或野外，其防雷措施大多仅安装一只避雷针，基本上没有雷击电磁脉冲的防护措施，一旦雷击就很容易损坏【3

3、】。如粤西某市从2000至2002年分别安装布设了26个自动气象站，从自动气象站避雷器内自动雷击记录装置的数据统计，有23个站遭受到感应雷的侵袭，有的站甚至一年内多次遭受到雷电侵袭。有6个站设备遭雷击损坏，其中2个站设备损毁严重，造成自动气象站观测中断的事故。重庆自2002年自动气象站建设以来，由于我市雷暴和自动气象站安装位置及系统结构的特殊性，自动气象站的防雷状况和防雷措施方面存在的某些不足，仅一年时间，自动气象站因雷击造成的损失就达N-十多万，站点遭受雷击的点面率达30％。自动气象站是地面气象观测以及中小尺度天气预报的重要组成部分，防雷的好坏将直接影响探测质量，一次采集核心D

4、T500的损坏，直接经济损失就是40000余元，更何况雷电状态下电磁环境对气象要素数据采集的长久负面影响。尽管雷电的形成机理和雷电成害的原因非常复杂，但就目前的雷电防护研究水平与防雷技术的应用，搞好自动气象站的防雷，提高自动气象站的运行质量是完全做得到的。因此我们必须应用DBSGP现代防雷工程技术结合实践经验对自动气象站的防雷技术进行研究，从而减轻或避重庆大学工程硕士论文l绪论免自动气象站设施遭受雷击，保障自动气象站的正常运行。1．2国内外研究现状及发展方向我国建国初期，大多数工程均按照日本的450~600保护角确定避雷针的保护范围，接闪器采用三叉小针，引下线采用铜线，接地装置采

5、用lmXlm的铜板【4】。后来，我国引进原苏联技术。采用抛物线和折线计算保护范围，用铁管或镀锌钢筋作接闪器，用镀锌钢筋作引下线，地下打入3m一5m长的镀锌铁管或钢筋作接地电极。直到现在，避雷针仍然采用镀锌钢筋或扁钢，但保护范围计算改用更科学的滚球法，滚球法是一种计算接闪器保护范围的方法。它的计算原理为以某一规定半径的球体，在装有接闪器的建筑物上滚过，滚球体由于受建筑物上所安装的接闪器的阻挡而无法触及某些范围，把这些范围认为是接闪器的保护范围。这就是滚球法。滚球法是国际电工委员会(IEC)推荐的接闪器保护范围计算方法之一【51；我国目前正在实施的建筑防雷规范GB50057．94t6

6、1也采纳了“滚球法”。由立体几何的知识即可进行“滚球法”的计算。借助某些软件在计算机上可以使计算的过程及计算结果的表述变得更加简易。避雷带是在建筑物的屋脊和屋顶四周敷设的接地导体，是由避雷针、避雷线发展而来的。避雷网是在避雷带的中间敷设接地导体，以保护建筑物的中间部位，用于保护建筑物。其优点是敷设简便、造价低，而且同高耸的避雷针相比，引雷的几率大为减少，而且它接闪后一般是由多根引下线来泄散电流，室内设备上的反击电压就相对较低【7以91。我国建筑防雷工作者提出并在全国获得广泛应用的笼型防雷方式则是利用建筑物钢筋形成的法拉第笼，极大地提高了建筑防雷的可靠性与安全性。从国际上看，R．E

7、f．Golde先生于1977年才在其(Lighnling》一书中谈到等电位联结做法【2啦!】；1958年，人民大会堂工程率先采用了笼式避雷网并进行了彻底的等电位联结。据目前资料记载，把笼式避雷网用于工程实践，这在国内外均属首次。在防雷工程中，这种笼式避雷网再加上彻底的等电位联结既能满足外部防雷系统要求，也能满足内部防雷系统要求，它还能实现良好的等电位、分流、屏蔽以及接地效果，是较为完善的防雷系统。就设计规范而言，六十年代以前，我国没有自己的建筑物防雷设计规范，设计者只能凭自己的认